Gefrierätztechnik

Die Gefrierätztechnik (syn. Gefrierbruchtechnik) ist ein Verfahren zur Herstellung von elektronenmikroskopischen Präparaten. Sie wird vor allem zur Untersuchung der Membranstrukturen in Zellen eingesetzt. Die Grundlage unserer modernen Vorstellung von Zellmembranen ist das Konzept der Lipiddoppelschicht von Gorter und Grendel. Das Danielli-Davson-Robertson-Modell des Lipid-Doppellayers ergänzt das ursprüngliche Konzept um die Annahme, dass die Membranen Proteine enthalten^[1]. Diese Zusatzannahme erklärt die niedrige gemessene Oberflächenspannung von realen biologischen Membranen im Gegensatz zu den Modellrechnungen aufgrund der Annahme von Gorter und Grendel^[2]. Robertson prägte den heute noch üblichen Begriff der „Einheits-Membran“^[3][4]. Experimentelle Beweise für die Existenz der Doppelschicht wurden durch verschiedene Verfahren erbracht.

Die Gefrierbruchtechniken gelten als der sicherste Hinweis für die Annahme der Robertsonschen Einheitsmembran. Dabei werden Zellbestandteile oder Modellmembranen sehr schnell gefroren, gebrochen und dann durch Sublimation des Eises geätzt. Um die Proben in der Rasterelektronenmikroskopie sichtbar zu machen, werden sie sodann mit einem Schwermetall bedampft und der hauchdünne Metallfilm wie ein Oberflächenabdruck im Mikroskop dargestellt. Da bei der Gefrierbruchtechnik die Membranen teilweise in ihrer inneren Ebene gespalten werden, zeigen die erhaltenen Bilder die intra- und extrazellulären Anteile der Membran und ihre jeweiligen Proteinbestandteile. Aufgrund der durch dieses Verfahren erhaltenen Daten konnte das Modell der Robertsonschen Einheitsmembran bestätigt und von Singer und Nicolson durch das sog. "Fluid mosaic"-Modell erweitert werden^[5].

Literatur

• Hall, C.E.: Introduction to Electron Microscopy. New York, McGraw-Hill (1966).
• Reimer, L.: Elektronenmikroskopische Untersuchungs- und Präparationstechniken. Berlin, Springer (1967).
• Huxley H.E., Klug, A.: New Developments in Electron Microscopy. London, Royal Society (1971).
• Kessel, R.G., Shih C.Y.: Scanning Electron Microscopy in Biology. Berlin (1974).

Einzelnachweise

1. ↑ Danielli, J.F. et. al.: A contribution to the theory of permeability of thin films. J. Cell Physiol. 5, 495-508. (1935).
2. ↑ Gorter, E.; Grendel, F.: On bimolecular Layers of lipoid on the chromocytes of the blood. J. Exp. Med. 41, 439-443. (1925).[1]
3. ↑ Robertson, J.D.: The ultrastructure of cell membranes and their derivatives. Biochem. Symp. 16 3-43 (1959).
4. ↑ Robertson, J.D.: The molecular structure and contact relationships of cell membranes Progr. Biophys. 10 344-418 (1960) PMID 13742209.
5. ↑ Singer, S.J.; Nicolson, G.L.: The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science 175 720-731 (1972). PMID 4333397